第2课时 功 率 [定位·学习目标] 1.通过经历比值定义法引入功率概念的过程,认识物理量之间的内在联系和相互关系,形成物理观念。2.通过经历极限思想得到瞬时功率的表达式,理解平均功率和瞬时功率的区别,并掌握其计算方法,形成科学思维。3.通过分析和练习,理解机车的两种启动方式,并能用力和运动的观点分析、解释实际生活中的现象。 知识点一 功率 探究新知 1.定义:功W与完成这些功所用时间t之比。即P=。 2.单位:在国际单位制中,功率的单位是瓦特,简称瓦,用符号W表示。 3.物理意义:功率是标量,它是表示物体做功快慢的物理量。 4.额定功率:发动机正常工作时输出的最大功率。 5.实际功率:发动机实际工作时的输出功率,为了保证机械的安全,工作时尽量使P实≤P额。 正误辨析 (1)功率越大表示做的功越多。( × ) (2)功率表示做功的快慢。( √ ) (3)力做功的时间越短,则功率越大。( × ) (4)机械发动机铭牌上的功率是指额定功率。( √ ) 知识点二 功率和速度的关系 探究新知 1.推导 2.关系式:P=Fv。 (1)若v是物体在恒力F作用下的平均速度,则 P=Fv对应这段时间内的平均功率。 (2)若v是瞬时速度,则P表示该时刻的瞬时功率。 3.应用:由功率速度关系知,汽车、火车等交通工具和各种起重机械,当发动机的输出功率P一定时,牵引力F与速度v成反比,要增大牵引力,就要减小速度。 正误辨析 (1)由P=Fv可知,物体受到的力F越大,功率P越小。( × ) (2)由公式P=Fv知,物体运动越快,功率不一定越大。( √ ) (3)汽车爬坡时常常需要换高速挡。( × ) (4)沿水平方向运动的物体,速度越大,重力做功的功率越大。( × ) 要点一 对功率的理解和计算 情境探究 如图所示,工作人员正用吊车将工程设备从地面上吊起。 探究:(1)将质量为m的工程设备以速度v匀速吊起,工程设备在t时间内匀速上升h高度。怎样计算吊车的功率 其瞬时功率如何计算 (2)若工程设备在相同的时间t内,从静止开始以加速度a匀加速上升高度h,该过程中吊车的平均功率是多少 其瞬时功率是多少 【答案】 (1)吊车的功率P==; P瞬=Fv=mgv。 (2)该过程中吊车的平均功率为P===;其瞬时功率为P瞬=Fv=m(g+a)at。 要点归纳 1.平均功率的计算 (1)利用 =。 (2)利用 =Fcos α,其中F为恒力, 为物体运动的平均速度,α为F与 的夹角。 2.瞬时功率的计算 (1)利用公式P=Fvcos α,其中v为瞬时速度,α为F与v的夹角。 (2)利用公式P=FvF,其中vF为物体的速度在力F方向上的分速度。 (3)利用公式P=Fvv,其中Fv为物体所受的外力在速度v方向上的分力。 3.公式P=和P=Fv的比较 项目 P= P=Fv 适用 条件 (1)功率的定义式,适用于任何情况下功率的计算,一般用来求平均功率。 (2)当时间t→0时,可由定义式确定瞬时功率 (1)功率的计算式,仅适用于F与v同向的情况,若不同向,P===Fvcos α。 (2)v为平均速度时,功率为平均功率;v为瞬时速度时,功率为瞬时功率 联系 (1)公式P=Fv是P=的推论。 (2)功率P的大小与W、t无关 4.P=Fv中三个量的制约关系 定值 各量间的关系 应用 P一定 F与v 成反比 汽车上坡时,要增大牵引力,应换低速挡减小速度 v一定 F与P 成正比 汽车上坡时,若速度不变,应加大油门,增大输出功率,获得较大牵引力 F一定 v与P 成正比 汽车在平直高速公路上,加大油门,增大输出功率,可以提高速度 典例研习 [例1] (对P=和P=Fv的理解)关于功率,下列说法正确的是( ) [A]由P=Fv可知,物体运动越快,功率越大 [B]由P=Fvcos θ可知,某一时刻,力大、速率也大,而功率不一定大 [C]由P=可知,力做功越多,功率就越大 [D]由W=Pt可知,功率越大,力做功越多 【答案】 B 【解析】 功率由物体运动的速度、力,以及力与速度方向夹角的余弦共同决定,可知物体运动越快,即速度越大,功率不一定越大,某一时刻,力大、速率也大,若力与速度方向夹角的余弦很 ... ...
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